这个电容以牺牲一些增益为代价，稳定运算放大器的行为。 7412023 将该电容器引入运算放大器本身是导致741成功的关键创新。 在其推出之时，所有其他运算放大器IC都需要一个外部补偿网络，因此更难使用。
由于即使是很小的电流差也会使差分放大器失去平衡并产生偏移误差，所以741有一个增强镜像的电流源，如图5b所示。 最终，当-端输入的电压高于+端时，741的输出电压应该下降，所以上面这段话可能看起来是反的。 然而，一切都很顺利：增益级随后会将信号反转为正确的极性。 补充： 上面的陈述是真实的，因为流入和流出一个给定电路节点的电流总量必须相加为零。 如果这对你来说并不直观，你可能想了解或回顾一下基尔霍夫的电路定律。 †当两个输入端连接在一起而输出端断开时，输出端 7412023 "更喜欢 "全正或全负，因为它放大了输入端之间的微小差异。
741: §3.0 差分放大器
现在我们已经回顾了基础知识，让我们直接进入741的原理图。 同相输入和反相输入分别与NPN晶体管Q1和Q2的基极相连。 这两个晶体管的集电极通过PNP晶体管Q8连接到正电源VCC+。
因此，大多数741电路将这两个端子永久不连接。 在Q1和Q3之间，以及Q2和Q4之间分别是二极管D1和D2。 7412023 这两个二极管在原μA741电路中是不存在的。 我们使用的特定元件是NPN晶体管是2N3904或MMBT3904型，PNP晶体管是2N3906或MMBT3906型。 这些是一些最常见和最知名的双极晶体管类型。
741: §1.1 XL741 和 741SE
虽然有许多类型的晶体管，但本电路中的晶体管是双极晶体管，其中一个小电流控制一个大电流，充当放大器或开关。 这类晶体管有两种类型：NPN和PNP；我们先选NPN来看看。 NPN双极晶体管的三个引脚分别被命名为 "基极"、"集电极 "和 "发射极"。 基极和发射极组成了一个二极管，由其原理图符号上的小箭头表示。 二极管是一个单向的电路元件，所以在正常情况下，电流只能从基极流向发射极，而不能从发射极流向基极。
这个典型的0.7V的电压差通常被称为 "二极管压降"。 你可能会注意到--从这个原理图或套件中包含的零件--电路中的电子元件主要由电阻和晶体管组成。 在我们深入研究电路图之前，我们将简要地回顾一下这两个元件。 这种窥探电路内部的能力使XL741和741SE套件成为一种独特的教育工具。 在下面的内容中，我们将通过电路图，讨论741运算放大器的工作理论，并提出一些实验和进一步探究的方式。 一个运算放大器的原理图符号有两个输入："同相 7412023 "输入端（+）和 "反相端 "输入（-），以及一个输出端。
741: §5.0 增益级
只要保持这种偏压，我们通常可以忽略第二个二极管的存在。 大多数运算放大器电路的工作原理是建立一个平衡，运算放大器试图使两个输入电压完全相等。 运算放大器的输出信号通常反馈到围绕741的外部电路的一个节点。 通常情况下，这个外部电路连接涉及到-输入，以建立负反馈。 它是一个有源负载，以最大限度地提高电路的增益。
- 741的其他地方也需要匹配的晶体管对，特别是差分输入晶体管Q1和Q2应该匹配，Q3和Q4也应该匹配。
- 这个典型的0.7V的电压差通常被称为 "二极管压降"。
- 如果"-"端电压高于 "+"端电压，那么晶体管Q2、Q4通过Q4的集电极向下传导更多的电流，而晶体管Q1、Q3传导更少。
- 随着R11上的电压增加，限流晶体管Q22开始导通，并从达林顿对Q16和Q17中窃取电流，从而提高输出电压，减少汇流。
- 这样做在器件布局方面更真实，但在性能方面则不然。
- 在这种情况下，"公共 "意味着发射极是电路的输入和输出之间的共享参考点。
你可以把有源负载看作是一个电流源（毕竟它是一个电流镜像）与一个大的、固定的电阻并联在一起。 741 这个有效的电阻在§5.2所示的共发射器放大器中扮演着负载电阻的角色。 然而，作为一个有源负载，它有一个非常高的阻抗（这意味着它的电压随着电流的变化而强烈变化），同时保持一个相对恒定的偏置电流通过它。 偏压电路的核心是由类二极管功能连接的 晶体管Q11和Q12。 它们创造了一个参考电流，由电源电压和R5设定。 Q12和Q13作为一个电流镜像，向增益级提供偏置电流。
741: §6.0 输出阶段
一个NPN晶体管与一个PNP晶体管的组合（如Q1,Q3或Q2,Q4）创造了一种 "超级PNP "晶体管，或多或少弥补了这个问题。 注："VCC+"和 "VCC-"的名称分别指741的正负电源输入。 在这种情况下，直流电压最高为18V（VCC+），最低为-18V（VCC-）。 值得注意的是，大多数采用741的电路对输入偏移量并不特别敏感。
它产生一个大约1.2V的固定电压降，不管放大器在做什么。 因此，增益级有两个输出：一个是直接来自Q17集电极的信号，另一个是同一电压上移了1.2V。 上面的晶体管电路片段被称为共发射极放大器。
741: §3.4 共模控制环路
为了了解'741'的差分放大器部分是如何工作的，它有助于简化电路的核心要素（图4）。 我们可以用这个模型来直观地看到大部分电流的路径，这取决于输入电压。 我们将表明，具有较高电压的输入端主导着电路的行为。 其核心是一个简单的晶体管放大器，将 "+"和"-"端之间的电压差乘以约200,000的系数。
电流镜像作为一个有源负载，允许比简单的负载电阻有更高的增益。 7412023 最后，输出级接收来自增益级的低电流信号，并在信号上增强驱动能力，使运算放大器能够向外部世界提供更多的电流。 C1的加入在频率响应中创造了一个低频 "极点"。
741: §5.3 增益级内部
与大多数现代模拟IC不同，它们的参考电流只取决于温度（PT）。 与大多数现代模拟IC不同，它们的参考电流只取决于温度（PTAT，即 绝对温度比例），741的参考电流在电源电压变化时发生变化。 与差分输入电压指的是输入电压之间的差异一样，共模电压是+和-输入端的平均电压。 当电流流经右边的分支时，该分支中 "负载 "电阻上方的点会产生电压。 我们知道这一点是因为欧姆定律告诉我们，电阻上的电压取决于通过它的电流。
- 通常情况下，这个外部电路连接涉及到-输入，以建立负反馈。
- 一个NPN晶体管与一个PNP晶体管的组合（如Q1,Q3或Q2,Q4）创造了一种 "超级PNP "晶体管，或多或少弥补了这个问题。
- 这使得运算放大器可以根据需要驱动 根据与输出端相连的电路的需要，在任一方向上驱动电流。
- 通常情况下，有一个输入偏置电压，这样，为了使输出为零，需要在两个输入端施加一个稍微不同的电压（可能多达10mV）。
- 这种窥探电路内部的能力使XL741和741SE套件成为一种独特的教育工具。
- Q1和Q2充当 "电压跟随器"，缓冲输入信号电压。
XL741和741SE电路板的详细原理图见图2。 当我们了解组成电路的不同模块的细节时，将这一总体示意图放在旁边会有帮助。
741: §3.2 电流镜像
这有助于运算放大器对输入电压的极小变化作出反应。 它与在运算放大器中加入一个大的 这与在电路中加入一个大的RC低通滤波器是一样的。 这与在电路中加入一个大的RC低通滤波器是一样的，它在较高的输入频率下会损失增益，但会使运算放大器的特性可预测。 但却使运算放大器的特性可以预测并易于操作。 7412023 C1是补偿电容（也是741中唯一的电容），也被称为米勒电容。
一个理想的运算放大器应该只对差分输入电压敏感。 它的输出应该忽略任何共模电压，无论是稳定还是变化。 741有一个相当聪明的电路，即 "共模控制回路 "来帮助解决这个问题。 在原来的μA741中，Q3和Q4是横向PNP器件，基极-发射极击穿电压（VEBO）大于30V。
741: §4.0 偏置电路
现在，请注意，"+"输入和这个中心节点之间的电压只有0.2 V（1 V - 0.8 V）。 这意味着左侧两个晶体管的基极-发射极结上没有足够的电压使它们导通。 因此，它们保持关闭，没有电流流过电路的左侧分支。 如果你选择的话，你可以在没有D1和D2的情况下建立套件，用一根线代替它们。
因为它的集电极和基极连接在一起，所以Q8在这里的作用就像一个简单的二极管（我们说它是 "作为一个二极管接线的"）。 因此，Q1和Q2的集电极通常保持在低于VCC+一个二极管压降（约0.7V）的电压。 7412023 741 运算放大器是双输入器件--几乎都是集成电路--对其输入进行数学运算。 放在正确设计的电路中，它们通常用于放大、加、减、微分、积分、滤波、比较、调整、混合和控制电子信号。
741: §5.0 增益级
XL741和741SE分立运算放大器套件是μA741集成电路的晶体管级功能复制品。 这两个套件都使用分立元件，如电阻和单个晶体管，实现了原飞兆半导体μA741数据表中的 "等效电路"。 可以说，这些都是 "非集成电路"，所包含的元件与你可能在741集成电路的芯片上找到的元件基本相同。 当运算放大器汇入（输出负数）电流时，该流入电流的一部分会流经R11。 随着R11上的电压增加，限流晶体管Q22开始导通，并从达林顿对Q16和Q17中窃取电流，从而提高输出电压，减少汇流。
这使得运算放大器可以根据连接到输出端的电路的需要，以任一方向驱动电流。 由于晶体管的增益，输入的小电流导致更大的电流从VCC+流向地面，沿途经过 "负载 7412023 "电阻。 由于电阻上的压降随着通过它的电流的增加而增加，输出上的电压随着输入电流的增加而降低。 因此，输出电压是两个输入的差值的放大版本。 在这种情况下，行为正好相反：左边的两个晶体管被打开，右边的两个晶体管被关闭，电流从电路的左边分支流下。 输出电压较低，因为流经右侧负载电阻的电流较小（对于这些输入值来说是零）。
741: §4.0 偏置电路
741的输入1和5是 "偏置调零 "引脚。 这些输入允许调整差分放大器每一侧的偏置电流，以便任何剩余的偏移电压可以被归零。 相反，Q5、Q6和Q7组成了一个电流镜像电路，我们将在下一节讨论。
的频率响应中产生了一个低频 "极点"，它主导了所有其他由寄生引起的影响。 当输出电压越过0V（无论是上升还是下降），两个晶体管都关闭或接近关闭时，就会发生这种失真。 如果VBE产生的电压过高，那么两个晶体管就可能同时开启，这样就会浪费电能。 作为一个模拟电路元件，运算放大器对电信号本身（其终端的电压或电动势）进行这些操作，而不是对该信号的数字化离散信号操作。 参考电流的一小部分 流入Q10的集电极，这个参考电流被共模控制回路使用。
741: §1.1 XL741 和 741SE
使用VCC+和VCC-电源电压，它产生一个内部参考电流，为许多其他晶体管提供电源。 然而，与芯片版本不同的是，它很容易在电路内部插入你自己的探针，以监测发生在任何点上的情况，否则就只是一个黑盒子。 这使得输出电流的值比没有第三个晶体管时更接近于输入电流。 电流镜像之所以被称为电流镜像，是因为它将通过一个电路元件的电流 "复制 "到另一个元件的电流中。 为了说明它是如何工作的，图5显示了与741中类似的两个电流镜电路。 我们在此将晶体管命名为QFive、QSix和QSeven，以指出它们与741号文件中的晶体管的对应关系。
